水下机器人课件.ppt

《水下机器人课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第3章水下机器人3.1水下机器人发展与分类3.1.1概述海洋的诱惑人类今天正面临着人口、资源和环境三大难题。随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加，人类消耗的自然资源越来越多，陆地上的资源正在日益减少。为了生存和发展，人们开始向海洋进军，向其他星球进军，海上石油的开采正是这一大进军的前哨战。海洋占地球表面积的71％，它拥有14亿立方公里的体积。在海底及海洋中，蕴藏着极其丰富的生物资源及6000亿亿吨的矿产资源。海底锰的藏量是陆地的68倍，铜的藏量为22倍，镍为274倍，制造核弹的铀的储藏量高达40亿吨，是陆地上的2

2、000倍。海洋还是一个无比巨大的能源库，全世界海洋中储存着2800亿吨石油，近140亿立方米的天然气。因此，洋底的探测和太空探测类似，同样具有极强的吸引力、挑战性。众所周知，海底世界不仅压力非常大，而且伸手不见五指，环境非常恶劣。不论是沉船打捞、海上救生、光缆铺设，还是资源勘探和开采，一般的设备很难完成。于是人们将目光集中到了机器人身上，希望通过机器人来解开大海之迷，为人类开拓更广阔的生存空间。水下机器人是一种可在水下移动、具有视觉和感知系统、通过遥控或自主操作方式、使用机械手或其他工具代替或辅助人去完成水下作业任务的

3、装置。水下机器人具有四个基本特点。(1)可移动性移动是指水下机器人在海底爬行、附着在结构物上行进或在海水中浮游。(2)能够感知机器人的外部和内部环境特性(3)拥有完成使命所需的执行机构(4)能自主地或在人的参与下完成水下作业3.1.2水下机器人分类及用途水下机器人种类很多，可根据其结构形式、运动方式以及控制、用途等不同的原则进行分类。目前国际上通常将水下机器人按图34分类。水下机器人，也称水下无人潜水器(UUV)，另有一类可以无人也可以载人的潜水器，也称双工潜水器。无人潜水器主要分为有缆遥控潜水器(ROV)和无缆自治水

4、下机器人(AUV)，另外还有海底爬行水下机器人和拖航式水下机器人等。ROV是从水面进行控制，带有推进器、水下电视、水下机械手和其他作业工具，能够在三维水域运动，由水面提供能源的装置目前ROV广泛应用在海洋石油开发、救助打捞和水下工程中。ROV的重量在几公斤至几十吨之间，航速为2～4kn。由于航速较低且配置设备较多，大多ROV的结构为开放式框架结构。AUV自带能源，无绳水下机器人的控制模式采用自治控制方式。所谓自治是指水下机器人具有一定的智能，在水中可根据水下环境和作业任务自动完成轨迹规划、障碍回避、作业实施。受人工智能

5、发展水平的限制，目前可实用的水下机器人还不能完全实现自治控制，每次作业前由人对作业任务进行分解并进行任务规划，以预编程的控制方式保证水下机器人按事先计划的程序完成作业。3.1.3水下机器人发展概况从16世纪开始，人类开始制造具有真正意义的潜水装置。这种潜水装置具有封闭空间，可以净化空气，具有观察窗并带有推进装置。关于第一艘"现代化"的潜水器，通常认为是1890年下水的由西蒙·莱克制造的"阿尔戈纳特I"号。20世纪60年代中期到70年代申期是载人潜水器的鼎盛时期。目前世界上有载人潜水器大约160艘，其中超过6000m的约

6、有4艘。1960年美国海军的深海潜水器‘特里斯特I“号下潜到11000m深的马里亚纳海沟。”特里斯特“和法国的”阿基米德“是仅有的两艘潜深超过6000m的深潜器，除此之外还有美国、法国、前苏联、日本的一些载人潜水器能下潜到6000m的深处。美国1964年建造的"阿尔文"号一直在使用，被认为是载人潜水器中最起作用和效率最高的。参观“泰坦尼克号”1912年4月15号，一场震惊世界的大惨案发生了，号称“不沉之船”的当时世界上最大的豪华邮轮“泰坦尼克号”，在其处女航中与冰山相撞，在距纽芬兰368海里的地方沉入3797米深的海底

7、，1523名游客及海员遇难，705人得救。70多年后的1985年9月1日，美国伍兹霍尔海洋研究所的罗伯特·巴拉德博士和他的两位同事来到了出事地点，希望能揭开泰坦尼克号沉没之迷。他们乘坐的阿尔文号潜水器重13801公斤，最大潜水深度为4511米，最大下潜速度为18～30米/分钟。阿尔文号带有一台长约0.71米的有缆遥控机器人，名叫“小杰森”。“小杰森”装有一台高分辨率的摄像机和强大的照明系统，他可以探测从前无法达到的大洋的最深处。1986年7月，巴拉德博士的小组又回到了这个地方。7月13日，阿尔文号用它的7盏明亮的灯光照

8、射着北大西洋黑暗的洋底，三位科学家在前进中搜索着，希望能找到可能就在附近的巨大邮轮的蛛丝马迹，水母和鲨鱼不断从阿尔文号的窗口旁游过……。由于载人潜水器是人身临危险环境的装备，它的生命维持系统等使得制造与维持费用十分昂贵，而且使用不方便，70年代后载人潜水器的发展进入低谷。随着技术的进步，可制造出无人的潜水器，代替人去深海的危险环境